摘 要

地铁作为城市轨道交通的一部分，有着高运输能力、高准时性、速达性以及高舒适性和高安全性的特点，越来越成为人们心中理想的出行方式。地铁的发展程度反映一个城市的经济水平以及发达程度，对城市发展的影响也愈发直观。而地铁站作为地铁系统的最重要组成部分，发挥着对客流进行集散的重要作用，其设计与建设也是地铁系统建设的一个难点。本设计根据武汉地铁7号线小东门站地区的水文及水文地质情况及运营要求等条件，秉承合理、安全、经济的原则对该车站进行设计。

本次设计有以下几个关键点：

1. 通过查阅该站附近或相邻地铁站的水文地质条件，最终拟定本站的地层信息以及地下水位等；
2. 根据客流量情况、周边情况、施工方法等初步拟定车站的横断面形式形式；
3. 根据基坑深度等，按照工程经验拟定车站主要构件的尺寸并根据规范确定各构件所使用的材料；
4. 充分理解围护结构设计的基础理论并利用理正软件对围护结构进行设计并检验基坑稳定性；
5. 进行主体结构设计，根据已掌握的信息确定荷载并进行荷载组合。使用ANSYS软件，按照不同极限状态进行内力计算，确定危险截面上的内力（弯矩、剪力、轴力），并根据承载能力极限状态求得的内力进行配筋，根据正常使用极限状态求得的内力进行裂缝宽度验算；
6. 根据周围地质以及前面的计算结果，进行结构的防水设计以及施工组织设计。

关键词：地铁车站结构设计；围护结构设计；主体结构设计；ANSYS；防水设计

Abstract

As a part of urban rail transit, subway has become an ideal travel mode in people's mind due to its strong transport capacity, high punctuality and quick access, as well as high comfort and safety. The level of development of the subway reflects the economic level and degree of development of a city, and the influence on the development of the city can be seen more and more intuitively. The subway station is the most important component of the subway system and plays an important role in collecting the flow of passengers. The design and construction of the subway system is also challenging.According to the hydrological and hydrogeological conditions and operation requirements of xiaodongmen station of wuhan metro line 7, this design is designed in accordance with the design specifications of subway design gb50157-2013 and concrete structure design specification gb50010-2010, and in accordance with the principles of rationality, safety and economy.

This design has the following key points:

1. Through consulting the hydrogeological conditions of the station nearby or adjacent subway stations, the stratigraphic information and groundwater level of the station are finally determined;
2. According to the passenger flow, surrounding conditions and construction methods, the cross-sectional form of the station shall be preliminarily determined;
3. According to the foundation pit depth and other factors, according to the engineering experience, the size of the main components of the station is determined and the materials used for each component are determined according to the specifications;
4. Fully understand the basic theory of the design of the retaining structure, design the retaining structure and test the stability of the foundation pit with the help of correction software;
5. Complete the design of the main structure, determine the load and combine the load according to the available information. The internal forces (bending moment, shear force, axial force) on the dangerous section are determined according to different limit states by using ANSYS software. According to the internal force obtained in the limit state of carrying capacity, the reinforcement is performed, and the crack width is checked according to the internal force obtained in the limit state of normal use.
6. According to the surrounding geology and the previous calculation results, waterproof design of the structure and construction organization design shall be carried out.

Key words: structural design of subway station; design of envelope structure; main structure design; ANSYS;waterproof design

目 录

第 1 章 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 研究内容 1

1.3 国内外地铁发展现状 2

1.3.1 我国地铁发展现状 2

1.3.2 国外地铁发展现状 2

1.4 地铁车站施工常用方法简述 2

第 2 章 地铁车站建筑设计 3

2.1 设计原则 3

2.2 工程背景 3

2.3 地层参数 3

2.4 地下水分布 4

2.5 选用的车站结构形式及结构尺寸 4

第 3 章 地铁车站围护结构设计 5

3.1 围护结构类型与比选 5

3.1.1 围护结构类型选择基本原则 5

3.1.2 地铁车站围护结构选用原则 5

3.1.3 地铁车站围护结构方案比选 5

3.2 基于理正软件的围护结构设计及基坑稳定性检验 6

3.2.1 围护结构基本参数 6

3.2.2 围护结构计算结果 10

3.2.3 围护结构验算 16

第 4 章 地铁车站主体结构设计 22

4.1 荷载类型及荷载组合 22

4.1.1 荷载类型 22

4.1.2 荷载组合 22

4.2 荷载计算 23

4.2.1 恒载标准值统计 23

4.2.2 结构荷载计算 24

4.3 车站结构内力计算 29

4.3.1 计算方法 29

4.3.2 计算流程 29

4.3.3 ANSYS建模说明（具体命令流见附录） 30

4.4 结构配筋计算及裂缝宽度验算 33

4.4.1 计算说明 33

4.4.2 配筋计算及各项验算 34

第 5 章 地铁车站防水设计 41

5.1 设计原则 41

5.2 某城市地铁车站渗漏水案例分析 41

5.2.1 案例背景 41

5.2.2 治理难点 42

5.2.3 治理方案 42

5.3 防水设计 43

5.3.1 防水材料选择 43

5.3.2 防水方案 44

第 6 章 地铁车站施工组织设计 46

6.1 施工方案比选与论证 46

6.2 施工流程 47

6.3 施工过程基坑监测 47

参考文献 50

附录 52

致谢 69

绪论

研究目的和意义

随着经济的快速发展，城市交通需求的不断增加，单纯的地面交通已经无法满足人们出行的需要。而地铁由于不受地面交通影响，而且始发准时，速度快，越来越成为人们心中理想的出行方式。地铁的发展程度反映一个城市的经济水平以及发达程度，对城市发展的影响也愈发直观。

地铁车站作为地铁系统的一个十分重要的部分，其对整个地铁系统的安全运行以及客流量的集散起着重要作用。因此地铁车站的设计与建造在整个地铁建设周期中极其重要，站址选择、车站环境条件、结构设计的合理与否，都直接影响地铁车站的运行效益，影响到城市未来规划和城市主体景观。通过本次毕业设计也可以让我们对大学学过的知识进行巩固加深，对地铁站建筑设计的流程有了比较深的印象，同时也对比如ansys、理正等软件的使用有了大致的了解，为以后的学习或者工作都奠定了良好的基础。

研究内容

地铁在修建过程中可分为三个部分，一是地铁车站的修建：地铁车站是客流量集散，旅客进行候车、乘车以及转乘的主要场所；二是为了使地铁全线能够正常运行而提供服务的房屋建筑空间，主要有中控中心、变电站等；三是为了保障地铁能够正常运行而提供配套服务的空间，如办公空间、警务室等。而这其中，地铁站与乘客的联系最为密切，因此，地铁车站的安全性、舒适性显得十分重要。